197461. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés félvezető lézer-diódák optikai kimenő teljesítményének stabilizálására
5 197461 6 Az I operációs erősítő kimenete a Ti térvezérlésű tranzisztor Gi kapuelektródájával van összekötve. A referencia áramgenerátor által szolgáltatott referencia áram az Ub vezérlő feszültség kapocsra adott vezérlő feszültség függvénye, s ennek pontos beállítására szolgál az Rí ellenállás. A záróirányban előfeszített PD fotodióda ugyancsak áramgenerátorként viselkedik, mivel a rajta átfolyó áram (fotoáram) a megvilágítás függvénye. A PD fotodióda és az LD lézerdióda a külső zavaró fényt kizáró, szoros optikai csatolást biztositó elrendezésben van elhelyezve. A PD fotodióda érzékenysége megfelelő minőségű szilícium detektor és néhány voltos előfeszités esetén az előfeszítő tápfeszültség kismértékű ingadozásától gyakorlatilag független. A működő áramkörben a Tz térvezérlésű tranzisztor G2 kapuelektródájára jutó feszültség az oda csatlakozó áramgenerátorok (referencia áramgenerátor és a PD fotodióda mint áramgenerátor) áramainak értékétől függ. Abban az esetben ha a referencia áramgenerátor árama nagyobb mint a PD fotodióda árama, úgy ezen áramok különbsége tölti a C kondenzátort, valamint az itt jelenlévő szórt kapacitásokat. A töltődő C kondenzátor fegyverzetei között fennálló feszültség a G2 kapuelektróda feszületségét pozitív irányba tolja el, s ennek hatására a T2 térvezérlésű tranzisztor egy nagyobb áramú munkapontba áll be, így az LD lézerdiódán átfolyó áram értéke is megnövekszik. A rajta átfolyó nagyobb áram hatására az LD lézerdióda több fényt sugároz ki, amit a PD fotodióda érzékel s megnő ennek fotoárama is. Ahogy a PD fotodióda áramának értéke közeledik a referencia-áramgenerátor által szolgáltatott referenciaáram értékéhez, úgy csökken a C kondenzátor s vele együtt a G2 kapuelektróda feszültsége is. így az áramkör egy egyensúlyi állapotba áll be, amelynél az LD lézerdióda optikai kimenő teljesítményével arányos PD fotodióda áram az Ub vezérlő-feszültség kapocsra adott külső vezérlő feszültség által meghatározott referenciaárammal lesz egyenlő. Ezen egyensúlyi helyzetbe történő beállás időállandóját a C kondenzátor kapacitásának nagysága határozza meg, s változtatásával állítható be a stabil, túllövés mentes beállású működés. Találmányunk szerinti áramköri elrendezésnél műkódésbeli lényeges eltérés nélkül az Rz figyelő ellenállás és az LD lézerdióda felcserélhető, azaz a T2 térvezérlésű tranzisztor D2 nyelőelektródájához csatlakozik az LD lézerdióda, míg az Rz figyelő ellenállás az Sz forráselektróda és az Ut tápfeszültség kapocs közé van kötve. Abban az esetben, ha vezérlési célra nincs szükség ellenőrző jelre, úgy az Ub el-Ü»- -ill ; i ’ ! ; ' j“‘ lenórzőjel kimenet és az Rz figyelő ellenállás elhagyható, s ezzel is egyszerűsödik az áramkör. Látható tehát, hogy kapcsolási elrendezésünk az LD lézerdióda optikai kimenó-teljesitményót a Ub vezérlófeszültség kapocsra adott vezérlőfeszültség értékével arányosan stabilizálja és a hőmérsékletváltozástól, az LD lézerdióda öregedésétől függetlenül stabilan tartja. Megoldásunk számos előnnyel rendelkezik az ismert kapcsolásokhoz képest, amelyek a következők:- gyakorlatilag tovább nem csökkenthető minimális alkatrész felhasználás,- a kevés aktiv elem miatt könnyen ellenőrizhető és kézbentartható nagyfrekvenciás stabilitás,- a lézerdiódákat kimóló (érzékenyek a túlvezérlésre) jól kézbentartható tranziensmentes beállás- a meghajtó térvezérlésű tranzisztor kapuelektródájára csatlakozó áramköri elemek nagy impedanciája miatt biztosított az igen gyors s a lézerdiódát nem károsító leállítás lehetősége. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Kapcsolási elrendezés félvezető lézerdiódák optikai kimenő teljesítményének stabilizálására, amely kapcsolási elrendezésben a lézerdiódával optikai csatolásban fotodióda, továbbá lézerdióda meghajtó egység, hibaintegrátor egység és referencia-áramgenerátor helyezkedik el, és a referencia-áramgenerátor jelbemenete a vezérlófeszültség kapocsra csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a referencia-áramgenerátor a vezérlő feszültség kapocshoz (Ub) csatlakozó ellenállásból (Rí), operációs erősítőből (I) és egy első térvezérlésű tranzisztorból (Ti) van felépítve, ahol a térvezérlésű tranzisztor (Ti) forráselektródája (Sí) az ellenállás (Rí) és az operációs erősítő (I) negatív bemenetének közös pontjával van összekötve, amely operációs erősítő (I) pozitív bemenete a földpontra (F), kimenete az első térvezérlésű tranzisztor (Ti) kapuelektródájára (Gi) csatlakozik, továbbá a lézerdióda meghajtó egység és a hibaintegrátor egység egyetlen térvezérlésű tranzisztorral (T2) felépített áramkör, amelyben ezen második térvezérlésű tranzisztor (Ti) forráselektródája (S2) a lézerdiódára (LD), kapuelektródája (G2) az első térvezérlésű tranzisztor (Ti) nyelőelektródájának (Dl) és a záróirányban előfeszített fotodiódának (PD) a közös pontjára, mig nyelőelektródája (D2) közvetlenül vagy közvetve a földpontra (F) van kötve, amíg a lézerdióda (LD) és fotodióda (PD) másik kivezetései a tápfeszültség kapocsra (Ut) csatlakoznak mimellett a második térvezérlésű tranzisztor (T2) kapuelektródája (G2) egy kondenzátoron (C) keresztül 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 55 4
